基于CDC与ARM的微位移电容传感信号处理电路设计.pdf

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1、2013年第32卷第i期传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)105基于CDC与ARM的微位移电容传感信号处理电路设计程建新，赵涛，王志刚(1．中国航空工业集团公司洛阳电光设备研究所，河南洛阳471009；2．解放军信息工程大学，河南郑州450002)摘要：设计了基于数字电路方法，采用电容数字转换芯片AD7745和高性能ARM微控制器为核心的信号测试电路。给出了AD7745的测量原理和电路的软硬件设计。AD7745直接将微弱的电容信号转换成数字信号而非电压信号，避免了将有用电容信号同误差电容信号一起转换成电压信号，有效降低了环境中分布电容

2、和寄生电容的干扰。实验结果表明：设计的微位移电容传感信号处理电路提高了变极距型电容传感器的稳定性和抗干扰能力，实现了0．72m的分辨力。关键词：微位移；电容；AD7745；ARM中图分类号：TP212文献标识码：A文章编号：1000-9787(2013)01-0105-031lJesi‘gnornsi-gnalPr0CeSSl●ngci■rcui●t·[normi-cro-d'i●sp'lacement·capacitancesensingbased0nCDC＆ARMCHENGJian．xin，ZHA0Tao，WANGZhi．gang。(1．LuoyangInstituteofElectr

3、o-OpticalEquipmentofAviationIndustryCorporationofChina，Luoyang471009，China；2．PLAInformationEngineeringUniversity，ZhengzhOU450002，China)Abstract：Basedondigitalcircuitdesignmethods，asignaltestcircuitisdesignedbyusingthecapacitancedigitalconversionchipAD7745andhigh—performanceARMmicro—controller．Them

4、easurementprincipleofAD7745andthesoftwareandhardwaredesignofcircuitaredescribed．AD7745directlyconvertscapacitancesignalintodistalsignalratherthanvoltagesignal，whichcanavoidconvertingtheusefulsignaltogetherwiththeerrorsignalintovoltagesignal，andeffectivelyreducestheinterferenceofdistributedcapacita

5、nceandparasiticcapacitanceinenvironment．Theexperimentalresultsshowthatthesignalprocessingcircuitformicro—displacementcapacitancesensingimprovesstabilityandanti·interferenceabilityofvariablepolepitchcapacitivesensor，andtheresolutionofthesystemisupto0．72I．Lm．Keywords：micro—displacement；capacitance；A

6、D7745；ARM0引言被测量，关键在于传感器的信号提取和处理电路设计。设电容式位移传感器具有结构简单、灵敏度高、分辨率计了以电容数字转换芯片AD7745和高性能ARM微控制高、非接触测量、稳定性好、动态响应特性好、成本低等优器为核心的电容传感信号测试电路，完成微小电容传感信点，广泛应用于工业生产和科学研究中。电容式传感器号的检测。AD7745是ADI公司推出的电容数字转换芯的输出信号比较微弱，一般只有几pF，甚至pF以下，要检片，该芯片采用CDC(capacitance—to—digitalconverter)技术测如此微弱的电容变化，传感器的检测电路的精度和稳定实现了将检测的传感器信号

7、直接转换成数字量输出，输出度就显得尤为重要。传统的电容检测方法，如谐振电路法、的数字量通过IC总线传送到超低功耗的ARM微处理器，开关电容法、AC电桥法和运算放大器检测法等，均为分立进行数据处理。电路结构简单、精度高、稳定性好，解决了电路，存在一定的不稳定性和离散性，电路性能比较传统分立电路的限制。低。1硬件检测电路设计另外，电容传感器在使用过程中，极易受到各种寄生电信号检测电路结构示意图如图1，系统包括电容信号容、杂散